植物生长依赖阳光，因此会暴露于中波段紫外线（UV-B，280-315 nm）辐射中。UV-B具有双重作用：适量时可激活适应性反应，优化生长发育并增强抗病虫能力；但过量则会导致DNA损伤和活性氧积累，破坏细胞膜及细胞器功能，抑制代谢进程。由于植物无法移动，其对UV-B胁迫尤为敏感。平流层臭氧损耗加剧了UV-B辐射，对小麦、棉花和大豆等C3类作物构成威胁。为应对UV-B胁迫，植物进化出复杂的防护机制，包括合成抗坏血酸、芥子酯和黄酮类等次级代谢物充当植物的“天然防晒霜”。先前研究发现，拟南芥黄酮合成基因缺陷突变体对UV-B高度敏感，水稻中则存在调控黄酮积累与UV抗性的关键基因（如OsUGT706D1、OsRLCK160等）。

大麻(Cannabis sativaL.)作为具有万年栽培历史的经济药用植物，其种质资源适应从西藏高原到热带雨林的多样化UV-B环境，是研究植物UV-B耐受机制的理想模型。大麻素(Cannabinoids) 是大麻中最为特征的次级代谢物，这种萜酚类化合物主要合成于大麻雌花花苞片表面的分泌型腺毛中。先前有研究暗示大麻中的大麻素与大麻的UV-B耐受能力存在潜在的联系，而具体的机理尚不清晰。

近日，福建农林大学刘圆圆教授团队在Plant Cell & Environment在线发表了题为“A New UV-B Protectant in Plant: Insights Into THCAS and THCA's Role in UV-B Tolerance”的研究论文，揭示了大麻THCA合成酶(THCAS) 基因与大麻素THCA参与大麻UV-B耐受的机理以及THCA在其他植物中的广谱UV-B防护潜力。

本研究首先探究不同大麻种质对UV-B辐射的差异化响应，并将其划分为不同反应类型。通过全基因组重测序和群体水平分析，我们发现四氢大麻酚酸合成酶基因（THCAS）作为正向选择基因，与UV-B耐受性存在潜在关联。遗传与分子证据进一步揭示：THCAS基因的差异表达直接影响大麻的UV-B耐受能力。同时，我们首次阐明并证实代谢产物THCA在防护植物免受UV-B损伤中的核心作用。综上，THCAS被确认为塑造UV-B化学多样性的关键遗传因子，而THCA则是抵御UV-B胁迫的有效物质，能为植物提供广谱防护。

图1 四氢大麻酚酸合成酶（THCAS）在UV-B响应差异大麻群体之间受到选择

图2 THCAS基因在不同大麻品种中基因表达差异以及基因序列变异导致了不同品种大麻对于UV-B的耐受差异

图3 THCA的UV-B保护能力能够广泛作用于多种植物

图4 大麻中THCAS及其产物THCA介导UV-B耐受性的作用模型。在应对UV-B辐射过程中，THCAS基因在不同大麻种质间受到正向选择。THCAS的表达水平与催化活性显著影响各品种中THCA的积累量，从而形成保护屏障，使植株免受过量UV-B辐射的损伤。

该研究首次阐明了不同大麻种质响应UV-B辐射的机理，确立THCAS及其代谢产物THCA在UV-B耐受中的核心作用。这些发现不仅揭示了大麻UV-B抗性的遗传与生化基础，更全面阐释了THCA作为广谱UV-B防护剂在大麻及潜在其他植物中的工作机制，由此揭示植物在强UV-B环境中的适应性生存策略。该发现显著拓展了我们对大麻素生态功能的认知，并为作物抗逆育种与抗逆工程创新应用奠定了重要基础。

福建农林大学海峡联合研究院硕士研究生李珉轩（现浙江大学博士研究生）、欧阳雨锃（现阿姆斯特丹大学博士研究生）、博士研究生蔡森为共同第一作者，刘圆圆教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金，华大生命科学研究院开放课题基金，中央引导地方专项的支持。

原文链接：http://doi.org/10.1111/pce.70057